至少可以說,蟲洞在物理學中是一個有爭議的話題。不僅透過這些理論通道在時空兩個不同區域之間旅行的想法值得商榷,而且它們的存在本身也不明確。然而,一篇即將發表的論文提出了一種在黑洞內部尋找蟲洞的方法——而這些觀測可能在十年內發生。
在預印本伺服器 arXiv.org 上,中國揚州大學的戴德昌和布法羅大學的 Dejan Stojkovic 兩位天體物理學家詳細介紹了一項測試,以確定我們星系中心的超大質量黑洞人馬座 A* 是否存在蟲洞。黑洞被認為是蟲洞的潛在家園,因為這兩種型別的物體都具有共同的極端條件。他們說,如果這樣的蟲洞確實存在,那麼潛伏在其另一側的任何恆星都可能對我們這端的恆星施加微妙但可探測到的引力影響。研究人員的論文已被接受在《物理評論 D》雜誌上發表。
“人們正在談論可穿越的蟲洞,”Stojkovic 說。“我們說,‘好的,如果粒子可以透過它們,場也可以透過——比如電磁場和引力場。那麼,如果我坐在蟲洞的一側,我就能感受到另一側的東西。’”
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Stojkovic 和戴德昌表示,透過監測我們這側恆星的運動——例如 S2,一顆已知圍繞人馬座 A* 執行的恆星,距離約為 17 光時——我們可以尋找由蟲洞的存在引起的微小但可感知的加速度。兩人計算,如果對 S2 運動的天文觀測達到每秒平方 0.000001 米的精度,那麼這樣的測量結果可能會揭示一顆不比我們的太陽大多少的恆星從蟲洞的遠端拉動 S2 的“印記”。
如果蟲洞確實存在,那麼它們是連線我們自身宇宙中的兩個點,還是連線兩個不同的平行宇宙,這仍然存在疑問。然而,對於戴德昌和 Stojkovic 的目的而言,這種差異是學術性的,因為任何一種情況都應該產生類似的可檢測效果。當然,發現與另一側恆星相對應的小加速度並不能證明蟲洞的存在,或許反而暗示附近存在未被發現的較小黑洞,例如。但這可能會指向那個方向。如果沒有檢測到這樣的加速度,考慮到人們期望在蟲洞的另一側存在一個被恆星環繞的超大質量黑洞,那麼人馬座 A* 中存在這樣一個通道的可能性似乎可以排除。
中國復旦大學的 Cosimo Bambi 沒有參與這篇論文,他指出,未能發現任何異常運動可能帶來的影響與成功發現一樣重大。但他警告說,對這些測量的任何興奮都有些為時過早。“當然,[這項研究]可能過於樂觀,”他說。“但原則上,這是可能的。目前,我們無法從當前的觀測中排除[蟲洞]。有時,即使您什麼也沒發現,也會有所發現。”
為了使 Stojkovic 和戴德昌的想法奏效,人馬座 A* 內的任何蟲洞都必須缺乏事件視界——引力無情的拉力不允許任何東西,甚至光線逃逸的邊界——因此它將不同於愛因斯坦-羅森橋的想法,即一側是黑洞,另一側是白洞。“基本上,沒有事件視界,”Bambi 說。“這裡它只是一扇門,您可以去另一側並返回。確實,在某些情況下,黑洞可以是蟲洞。但在這種情況下,我們談論的是可穿越的蟲洞。”
俄羅斯人民友誼大學(RUDN 大學)的 Kirill Bronnikov 也沒有參與這篇論文,他對這個想法也同樣謹慎。“總的來說,這是合理的,”他說。“在一個[蟲洞]一側移動的物體會影響另一側的物體。” 然而,如果這樣的蟲洞位於黑洞內部,人馬座 A* 內部,那麼黑洞事件視界的影響意味著我們永遠無法確定它是否存在。“如果存在一個蟲洞而不是一個[具有事件視界的]黑洞,那麼這項研究的主要思想就行不通了,”他補充道。
Stojkovic 指出,為了使蟲洞可穿越,它的“口”必須大於黑洞的事件視界。“蟲洞外部的觀察者只會看到一個支援蟲洞結構的黑洞,”他說。“如果口小於或等於[事件視界],那麼蟲洞就不可穿越,因為沒有任何東西可以從事件視界中出來。”
不過,要確定銀河系中心是否存在蟲洞可能並非遙不可及。Stojkovic 說,隨著觀測方法的改進,我們可以使用智利甚大望遠鏡上的 GRAVITY 等儀器,以便儘早而不是推遲地探測到 S2 中與該想法相對應的蟲洞引起的擾動。“我們所要做的就是稍微好一點的統計分析,”他說。“比如說 10 年。這並不瘋狂。我們幾乎就要實現了。”
